CN109569738A - 一种难降解污水处理的复合催化剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种难降解污水处理的复合催化剂，涉及复合催化剂技术领域，具体为复合催化剂配料含有生物活性炭、二氧化钛、水合二氧化钛、酸性水、分散剂、全波长光吸收剂、表面活性剂、稳定剂、氧化剂和消泡剂，所述生物活性炭、二氧化钛、水合二氧化钛以及酸性水之间的含量比为1:1:1：1.5，所述该复合催化剂包括生物活性炭、二氧化钛、水合二氧化钛以及酸性水的组合体100份，分散剂0.7‑1.8份，全波长光吸收剂0.3‑0.8份，稳定剂0.7‑1.5份，消泡剂0.15‑0.8份，表面活性剂0.3‑0.8份，氧化剂0.2‑0.35份。该难降解污水处理的复合催化剂的使用效果相较现有的催化剂而言，对于水体中难降解物质及有机物杂质的处理层面更加深入化、细致化和大范围化，催化剂的应用时效也更长，使用效果更佳。

Description

一种难降解污水处理的复合催化剂

技术领域

本发明涉及复合催化剂技术领域，具体为一种难降解污水处理的复合催化剂。

背景技术

催化剂是一种化学反应中用于加快化学反应速率的试剂，其成分、形态和功能因化学元素的不同，而各有不同，催化剂的发展和应用极大地推动了化学产业的发展，在人类处理污水的历史进程中，随着科学技术的发展，越来越多的基于化学原理的处理手段被人们应用，并在污水处理中发挥着越来越重要的作用，污水中的CHCl3、CCl4、多氯联苯等难降解物质较多时，就会形成难降解污水，这一类的污水处理更是需要使用到催化剂。

现有的催化剂多选择二氧化钛作为主要成分，但是以二氧化钛为主要成分的催化剂在污水的处理过程中，所能够达到或者处理污水的程度及范围均较为浅薄，使得催化剂的综合处理效果不佳，同时，催化剂在处理污水后，其外部覆盖CHCl3、CCl4、多氯联苯等难降解物质后，其表面活性会大大降低，非常不利于催化剂的高效利用。

在中国发明专利申请公开说明书CN105195124A中公开的一种去除难降解有机物的光催化剂的制备方法和应用，该去除难降解有机物的光催化剂的制备方法和应用，虽然操作简单，显著提高了催化剂可见光光催化剂活性和疏水特性，有效解决了制备过程易团聚、能耗高、制备后难回收以及易脱落等问题，但是，该去除难降解有机物的光催化剂的制备方法和应用，并没有解决催化剂的时效期短、催化剂的反应范围以及程度均较为低下的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种难降解污水处理的复合催化剂，解决了上述背景技术中提出的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种难降解污水处理的复合催化剂，复合催化剂配料含有生物活性炭、二氧化钛、水合二氧化钛、酸性水、分散剂、全波长光吸收剂、表面活性剂、稳定剂、氧化剂和消泡剂，所述生物活性炭、二氧化钛、水合二氧化钛以及酸性水之间的含量比为1:1:1： 1.5，所述该复合催化剂包括生物活性炭、二氧化钛、水合二氧化钛以及酸性水的组合体100份，分散剂0.7-1.8份，全波长光吸收剂0.3-0.8份，稳定剂0.7-1.5 份，消泡剂0.15-0.8份，表面活性剂0.3-0.8份，氧化剂0.2-0.35份。

可选的，所述酸性水的PH值为5.5-6.5，ORP+(氧化还原正电位)为700～ 800mv。

可选的，所述生物活性炭的制备方法为，选用木质型粉末活性炭，将粉末活性炭与海藻酸钠溶液按5:2比例搅拌混匀，再滴入10％的CaCl2溶液，经过搅拌后形成直径在4～5.5mm范围内的球形体，将该制备好的粉末活性炭浸入200L 的含菌水水池中，环境温度为25-30℃，含菌水中的细菌总数为13.65×107个 /mL，浸入7天，制得固定粉状生物活性炭。

可选的，所述水合二氧化钛的原料为二氧化钛固体颗粒、浓度为98％的浓硫酸以及硫酸铵溶液，按照重量比计，二氧化钛固体颗粒：浓硫酸：硫酸铵溶液＝1:90:25，其中二氧化钛固体颗粒的目数为200-300目。

可选的，所述水合二氧化钛的制备方法为，将二氧化钛固体颗粒均匀加入到浓硫酸中，在加入的过程中，以200r/min的转速进行搅拌，再加入硫酸铵溶液，经加热、搅拌至加热煮沸为止，得到不溶于酸、碱的水合二氧化钛(β型钛酸)。

可选的，所述分散剂为聚乙二醇、聚马来酸(HPMA)、聚乙烯蜡、乙烯基双硬脂酰胺组成，按重量计比，聚乙二醇：聚马来酸(HPMA)：聚乙烯蜡：乙烯基双硬脂酰胺＝1：1：1：1。

可选的，所述表面活性剂为磷脂、胆碱、十八烷基硫酸钠C₁₈H₃₇-SO₃Na、硬脂酸钠C₁₇H₃₅-COONa中的一种或两种以上组成。

可选的，所述稳定剂为亚磷酸醋与介氨基巴豆酸醋和2一苯基叫噪的混合体，按比例10:7混合而成。

可选的，所述难降解污水处理的复合催化剂的制备包括下述工艺步骤：

a)将生物活性炭浸入酸性水中，并完全浸没，浸泡时间为2-3h；

b)将二氧化钛加入到酸性水中，以300r/min的转速进行搅拌混合，搅拌时长30min；

c)将水合二氧化钛加入到酸性水中，以300r/min的转速进行搅拌混合，搅拌时长30min；

d)将上述溶液进行静置，静置时长40-45min；

e)依次加入分散剂、表面活性剂、稳定剂、氧化剂和消泡剂，以200-300r/min 的转速进行搅拌混合，搅拌时长20min；

f)在e)步骤后5-8min内加入全波长光吸收剂，以300-350r/min的转速进行搅拌混合，搅拌时长40-45min；

g)混合物滤除气泡后，低压低氧环境中静置3-4h后，检测，包装，入库。

本发明提供了一种难降解污水处理的复合催化剂，具备以下有益效果：该难降解污水处理的复合催化剂，采用二氧化钛以及水合二氧化钛为主要成分，二氧化钛受光源激发产生的空穴是一种强氧化剂，导电电子则是一种强还原剂，反应过程中生成的·OH具有很强的化学活性，利用这种高活性的自由基可以氧化包括生物难以转化的各种有机物并使之矿化，甚至能够氧化细菌体内的有机物，生成CO₂和H2O，水合二氧化钛能够发挥出催化的作用，同时水合二氧化钛胶体具有很大的表面积，利用水合二氧化钛强烈的吸附作用，可利用吸附金属杂质离子的能力来净化污水，同时亦能够有助于二氧化钛的表面处理，采用酸性水的主体溶液，目的是为了能够对二氧化钛的表面吸附物进行一定程度的处理，即采用类似于酸洗的方式，延缓二氧化钛表面吸附物的吸附速度，延长催化剂的时效，同时酸性水具有消毒杀菌的作用效果，活性炭通过自身固体外表具有多孔性的特色，吸附污水中的有机物及有毒物质，对水体进行净化处理，而生物活性炭相较于活性炭而言，吸附容量更大，使用寿命也更长，对水中有机物的降解能力也更强，整个复合催化剂的使用效果相较现有的催化剂而言，对于水体中难降解物质及有机物杂质的处理层面更加深入化、细致化和大范围化，催化剂的应用时效也更长，使用效果更佳。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供一种技术方案：一种难降解污水处理的复合催化剂，复合催化剂配料含有生物活性炭、二氧化钛、水合二氧化钛、酸性水、分散剂、全波长光吸收剂、表面活性剂、稳定剂、氧化剂和消泡剂，生物活性炭、二氧化钛、水合二氧化钛以及酸性水之间的含量比为1:1:1：1.5，该复合催化剂包括生物活性炭、二氧化钛、水合二氧化钛以及酸性水的组合体100份，分散剂0.7-1.8 份，全波长光吸收剂0.3-0.8份，稳定剂0.7-1.5份，消泡剂0.15-0.8份，表面活性剂0.3-0.8份，氧化剂0.2-0.35份。

酸性水的PH值为5.5-6.5，ORP+(氧化还原正电位)为700～800mv。

生物活性炭的制备方法为，选用木质型粉末活性炭，将粉末活性炭与海藻酸钠溶液按5:2比例搅拌混匀，再滴入10％的CaCl2溶液，经过搅拌后形成直径在4～5.5mm范围内的球形体，将该制备好的粉末活性炭浸入200L的含菌水水池中，环境温度为25-30℃，含菌水中的细菌总数为13.65×107个/mL，浸入7 天，制得固定粉状生物活性炭。

水合二氧化钛的原料为二氧化钛固体颗粒、浓度为98％的浓硫酸以及硫酸铵溶液，按照重量比计，二氧化钛固体颗粒：浓硫酸：硫酸铵溶液＝1:90:25，其中二氧化钛固体颗粒的目数为200-300目。

水合二氧化钛的制备方法为，将二氧化钛固体颗粒均匀加入到浓硫酸中，在加入的过程中，以200r/min的转速进行搅拌，再加入硫酸铵溶液，经加热、搅拌至加热煮沸为止，得到不溶于酸、碱的水合二氧化钛(β型钛酸)。

分散剂为聚乙二醇、聚马来酸(HPMA)、聚乙烯蜡、乙烯基双硬脂酰胺组成，按重量计比，聚乙二醇：聚马来酸(HPMA)：聚乙烯蜡：乙烯基双硬脂酰胺＝1： 1：1：1。

表面活性剂为磷脂、胆碱、十八烷基硫酸钠C₁₈H₃₇-SO₃Na、硬脂酸钠 C₁₇H₃₅-COONa中的一种或两种以上组成。

稳定剂为亚磷酸醋与介氨基巴豆酸醋和2一苯基叫噪的混合体，按比例10:7 混合而成。

难降解污水处理的复合催化剂的制备包括下述工艺步骤：

a)将生物活性炭浸入酸性水中，并完全浸没，浸泡时间为2-3h；

b)将二氧化钛加入到酸性水中，以300r/min的转速进行搅拌混合，搅拌时长30min；

c)将水合二氧化钛加入到酸性水中，以300r/min的转速进行搅拌混合，搅拌时长30min；

d)将上述溶液进行静置，静置时长40-45min；

e)依次加入分散剂、表面活性剂、稳定剂、氧化剂和消泡剂，以200-300r/min 的转速进行搅拌混合，搅拌时长20min；

f)在e)步骤后5-8min内加入全波长光吸收剂，以300-350r/min的转速进行搅拌混合，搅拌时长40-45min；

g)混合物滤除气泡后，低压低氧环境中静置3-4h后，检测，包装，入库。

综上所述，该难降解污水处理的复合催化剂，采用二氧化钛以及水合二氧化钛为主要成分，二氧化钛受光源激发产生的空穴是一种强氧化剂，导电电子则是一种强还原剂，反应过程中生成的·OH具有很强的化学活性，利用这种高活性的自由基可以氧化包括生物难以转化的各种有机物并使之矿化，甚至能够氧化细菌体内的有机物，生成CO₂和H2O，水合二氧化钛能够发挥出催化的作用，同时水合二氧化钛胶体具有很大的表面积，利用水合二氧化钛强烈的吸附作用，可利用吸附金属杂质离子的能力来净化污水，同时亦能够有助于二氧化钛的表面处理，采用酸性水的主体溶液，目的是为了能够对二氧化钛的表面吸附物进行一定程度的处理，即采用类似于酸洗的方式，延缓二氧化钛表面吸附物的吸附速度，延长催化剂的时效，同时酸性水具有消毒杀菌的作用效果，活性炭通过自身固体外表具有多孔性的特色，吸附污水中的有机物及有毒物质，对水体进行净化处理，而生物活性炭相较于活性炭而言，吸附容量更大，使用寿命也更长，对水中有机物的降解能力也更强，整个复合催化剂的使用效果相较现有的催化剂而言，对于水体中难降解物质及有机物杂质的处理层面更加深入化、细致化和大范围化，催化剂的应用时效也更长，使用效果更佳。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种难降解污水处理的复合催化剂，其特征在于：复合催化剂配料含有生物活性炭、二氧化钛、水合二氧化钛、酸性水、分散剂、全波长光吸收剂、表面活性剂、稳定剂、氧化剂和消泡剂，所述生物活性炭、二氧化钛、水合二氧化钛以及酸性水之间的含量比为1:1:1：1.5，所述该复合催化剂包括生物活性炭、二氧化钛、水合二氧化钛以及酸性水的组合体100份，分散剂0.7-1.8份，全波长光吸收剂0.3-0.8份，稳定剂0.7-1.5份，消泡剂0.15-0.8份，表面活性剂0.3-0.8份，氧化剂0.2-0.35份。

2.根据权利要求1所述的一种难降解污水处理的复合催化剂，其特征在于：所述酸性水的PH值为5.5-6.5，ORP+(氧化还原正电位)为700～800mv。

3.根据权利要求1所述的一种难降解污水处理的复合催化剂，其特征在于：所述生物活性炭的制备方法为，选用木质型粉末活性炭，将粉末活性炭与海藻酸钠溶液按5:2比例搅拌混匀，再滴入10％的CaCl2溶液，经过搅拌后形成直径在4～5.5mm范围内的球形体，将该制备好的粉末活性炭浸入200L的含菌水水池中，环境温度为25-30℃，含菌水中的细菌总数为13.65×107个/mL，浸入7天，制得固定粉状生物活性炭。

4.根据权利要求1所述的一种难降解污水处理的复合催化剂，其特征在于：所述水合二氧化钛的原料为二氧化钛固体颗粒、浓度为98％的浓硫酸以及硫酸铵溶液，按照重量比计，二氧化钛固体颗粒：浓硫酸：硫酸铵溶液＝1:90:25，其中二氧化钛固体颗粒的目数为200-300目。

5.根据权利要求4所述的一种难降解污水处理的复合催化剂，其特征在于：所述水合二氧化钛的制备方法为，将二氧化钛固体颗粒均匀加入到浓硫酸中，在加入的过程中，以200r/min的转速进行搅拌，再加入硫酸铵溶液，经加热、搅拌至加热煮沸为止，得到不溶于酸、碱的水合二氧化钛(β型钛酸)。

6.根据权利要求1所述的一种难降解污水处理的复合催化剂，其特征在于：所述分散剂为聚乙二醇、聚马来酸(HPMA)、聚乙烯蜡、乙烯基双硬脂酰胺组成，按重量计比，聚乙二醇：聚马来酸(HPMA)：聚乙烯蜡：乙烯基双硬脂酰胺＝1：1：1：1。

7.根据权利要求1所述的一种难降解污水处理的复合催化剂，其特征在于：所述表面活性剂为磷脂、胆碱、十八烷基硫酸钠C18H37-SO3Na、硬脂酸钠C17H35-COONa中的一种或两种以上组成。

8.根据权利要求1所述的一种难降解污水处理的复合催化剂，其特征在于：所述稳定剂为亚磷酸醋与介氨基巴豆酸醋和2一苯基叫噪的混合体，按比例10:7混合而成。

9.根据权利要求1所述的一种难降解污水处理的复合催化剂，其特征在于：所述难降解污水处理的复合催化剂的制备包括下述工艺步骤：

a)将生物活性炭浸入酸性水中，并完全浸没，浸泡时间为2-3h；

b)将二氧化钛加入到酸性水中，以300r/min的转速进行搅拌混合，搅拌时长30min；

c)将水合二氧化钛加入到酸性水中，以300r/min的转速进行搅拌混合，搅拌时长30min；

d)将上述溶液进行静置，静置时长40-45min；

e)依次加入分散剂、表面活性剂、稳定剂、氧化剂和消泡剂，以200-300r/min的转速进行搅拌混合，搅拌时长20min；

f)在e)步骤后5-8min内加入全波长光吸收剂，以300-350r/min的转速进行搅拌混合，搅拌时长40-45min；

g)混合物滤除气泡后，低压低氧环境中静置3-4h后，检测，包装，入库。